Msukumo Maalum (SP) ni kipimo cha jinsi roketi au injini inavyotumia mafuta kwa ufanisi. Kwa ufafanuzi, huu ni jumla ya ongezeko linalotolewa kwa kila kitengo cha nishati inayotumiwa na ni sawa na ukubwa na msukumo unaotolewa ukigawanywa na mtiririko wa wingi. Ikiwa kilo hutumiwa kama kitengo cha propellant, basi msukumo maalum hupimwa kwa suala la kasi. Ikiwa uzito katika newtons au pounds-force itatumika badala yake, basi thamani mahususi inaonyeshwa kulingana na wakati, mara nyingi katika sekunde.
Kuzidisha kasi ya mtiririko kwa mvuto wa kawaida hubadilisha GI kuwa wingi.
Mlinganyo wa Tsiolkovsky
Msukumo mahususi wa injini yenye uzito wa juu zaidi hutumiwa kwa ufanisi zaidi kutoa msukumo wa mbele. Na katika kesi wakati roketi inatumiwa, mafuta kidogo yanahitajika. Ni yeye anayehitajika kwa delta-v hii. Kulingana na equationTsiolkovsky, katika msukumo maalum wa injini ya roketi, motor ni bora zaidi katika kupanda, umbali na kasi. Utendaji huu sio muhimu sana katika miundo tendaji. Ambayo hutumia mbawa na hewa ya nje kwa mwako. Na kubeba mzigo ambao ni mzito zaidi kuliko mafuta.
Msukumo mahususi unajumuisha mwendo unaozalishwa na hewa ya nje inayotumika kuwaka na kupunguzwa na mafuta yaliyotumika. Injini za jet hutumia anga ya nje kwa hili. Na kwa hivyo wana UI ya juu zaidi kuliko injini za roketi. Dhana hii, kutoka kwa mtazamo wa wingi wa mafuta inayotumiwa, ina vitengo vya kipimo cha umbali kwa muda. Ambayo ni thamani ya bandia inayoitwa "kasi inayofaa ya gesi ya kutolea nje". Hii ni ya juu kuliko kasi halisi ya kutolea nje. Kwa sababu wingi wa hewa kwa mwako hauzingatiwi. Kasi halisi na faafu ya kutoa moshi ni sawa katika injini za roketi ambazo hazitumii hewa au, kwa mfano, maji.
Mawazo ya jumla
Kiasi cha mafuta kwa kawaida hupimwa katika vitengo vya uzito. Ikiwa inatumiwa, basi msukumo maalum ni msukumo kwa EM, ambayo, kama inavyoonyeshwa na uchambuzi wa ukubwa, ina vitengo vya kasi. Na kwa hivyo UI mara nyingi hupimwa kwa mita kwa sekunde. Na mara nyingi hujulikana kama kasi ya ufanisi ya kutolea nje. Hata hivyo, ikiwa wingi hutumiwa, msukumo maalum wa mafuta uliogawanywa na nguvu hugeuka kuwa kitengo cha muda. Na kwa hivyo misukumo mahususi hupimwa kwa sekunde.
Ni kanuni hii ambayo ndiyo kuu katika ulimwengu wa kisasa, inayotumika sanamgawo r0 (mara kwa mara kasi ya uvutano kwenye uso wa Dunia).
Inafaa kufahamu kuwa kasi ya mabadiliko ya msukumo wa roketi (pamoja na mafuta yake) kwa kila kitengo cha muda ni sawa na msukumo maalum wa msukumo.
Maalum
Kadiri msukumo unavyoongezeka, ndivyo mafuta yanavyohitajika ili kuzalisha msukumo fulani kwa muda fulani. Katika suala hili, kioevu ni bora zaidi, zaidi ya UI yake. Walakini, hii haipaswi kuchanganyikiwa na ufanisi wa nishati, ambayo inaweza kupungua kwa msukumo unaoongezeka, kwa kuwa msukumo maalum wa injini, ambao hutoa matokeo ya juu, unahitaji nishati nyingi kufanya hivyo.
Ni muhimu pia kutofautisha na kutochanganya mvuto na msukumo maalum. UI huundwa kwa kila kitengo cha mafuta yanayotumiwa. Na msukumo ni nguvu ya papo hapo au kilele ambacho hutolewa na kifaa fulani. Mara nyingi, mifumo ya juu sana ya usukumaji msukumo mahususi - baadhi ya usakinishaji wa ioni hufikia sekunde 10,000 - hutoa msukumo wa chini.
Wakati wa kuhesabu msukumo, ni mafuta tu ambayo hubebwa na gari kabla ya matumizi huzingatiwa. Kwa hiyo, kwa kemia ya roketi, wingi utajumuisha propellant na oxidizer. Kwa injini zinazopumua hewa, ni kiasi cha kioevu pekee kinachozingatiwa, na si wingi wa hewa inayopita kwenye injini.
Uvutaji wa angahewa na mtambo kutokuwa na uwezo wa kudumisha msukumo mahususi wa juu kwa viwango vya juu vya kuungua ndiyo sababu haswa inayofanya mafuta yote kutotumika haraka iwezekanavyo.
Nzito zaidiinjini yenye MI nzuri inaweza isiwe na ufanisi katika kupanda, umbali au kasi kama chombo chepesi chenye utendakazi duni
Kama haingekuwa kwa uwezo wa hewa kustahimili hewa na kupunguza matumizi ya mafuta wakati wa kukimbia, MI ingekuwa kipimo cha moja kwa moja cha ufanisi wa injini katika kubadilisha wingi kuwa mwendo wa mbele.
Msukumo maalum katika sekunde
Kipimo kinachojulikana zaidi kwa msukumo mahususi ni Hs. Wote katika muktadha wa SI na katika hali ambapo maadili ya kifalme au ya kawaida hutumiwa. Faida ya sekunde ni kwamba kitengo na thamani ya nambari ni sawa kwa mifumo yote na kimsingi ni ya ulimwengu wote. Karibu wazalishaji wote wanaorodhesha utendaji wa injini zao kwa sekunde. Na kifaa kama hicho pia ni muhimu kwa kubainisha maalum ya kifaa cha ndege.
Kutumia mita kwa sekunde kupata kasi ya moshi bora pia ni jambo la kawaida. Kizuizi hiki ni angavu wakati wa kuelezea injini za roketi, ingawa kasi inayofaa ya kutolea nje ya kifaa inaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa na ile halisi. Hili linawezekana zaidi kutokana na mafuta na vioksidishaji kutupwa nje ya bahari baada ya pampu za turbo kuwashwa. Kwa injini za ndege za kupumua hewa, kasi ya kutolea nje yenye ufanisi haina maana ya kimwili. Ingawa inaweza kutumika kwa madhumuni ya kulinganisha.
Vizio
Maadili yanayoonyeshwa katika N s (katika kilo) si ya kawaida na ni sawa kiidadi na kasi ya kutolea moshi yenye ufanisi katika m/s (kutoka kwa sheria ya pili ya Newton na yake.ufafanuzi).
Kipimo kingine sawa ni matumizi mahususi ya mafuta. Ina vitengo vya kipimo kama vile g (kN s) au lb/hr. Yoyote kati ya vitengo hivi inawiana kinyume na msukumo maalum. Na matumizi ya mafuta yanatumika sana kuelezea utendakazi wa injini za ndege.
Ufafanuzi wa jumla
Kwa magari yote, msukumo mahususi (sukuma kwa kila uniti ya uzito wa mafuta Duniani) katika sekunde unaweza kubainishwa na mlingano ufuatao.
Ili kufafanua hali hiyo, ni muhimu kufafanua kwamba:
- F ni nguvu ya kawaida ya uvutano, ambayo kwa jina inatajwa kuwa nguvu iliyo kwenye uso wa Dunia, katika m/s 2 (au ft/s mraba).
- g ni kasi ya mtiririko wa wingi katika kg/s, ambayo inaonekana hasi kuhusiana na kasi ya mabadiliko ya uzito wa gari kwa muda (huku mafuta yanaposukumwa nje).
Kipimo
Kizio cha Kiingereza, pauni, hutumiwa zaidi kuliko vitengo vingine. Na pia wakati wa kutumia thamani hii kwa pili kwa kiwango cha mtiririko, wakati wa kubadilisha, mara kwa mara r 0 inakuwa isiyohitajika. Inavyozidi kuwa sawa na pauni ikigawanywa na g 0.
I sp kwa sekunde ni muda ambao kifaa kinaweza kutoa msukumo maalum wa injini ya roketi kutokana na kiasi cha propela ambacho uzito wake ni sawa na msukumo.
Faida ya maneno haya ni kwamba yanaweza kutumikaroketi, ambapo molekuli nzima ya majibu husafirishwa kwenye bodi, na pia kwa ndege, ambapo wingi wa majibu huchukuliwa kutoka anga. Pia, inatoa matokeo ambayo hayategemei vitengo vilivyotumika.
Msukumo maalum kama kasi (kasi bora ya kutolea moshi)
Kwa sababu ya kipengele cha kijiografia g 0 katika mlinganyo, wengi wanapendelea kufafanua msukumo wa roketi (haswa) kulingana na msukumo kwa kila kitengo cha uzito wa mtiririko wa mafuta. Hii ni njia halali sawa (na kwa njia zingine rahisi zaidi) ya kuamua ufanisi maalum wa msukumo wa kiendeshaji. Ikiwa tunazingatia chaguzi nyingine, hali itakuwa karibu kila mahali sawa. Roketi za msukumo fulani ni kasi ya kutolea nje yenye ufanisi kuhusiana na kifaa. Sifa mbili za msukumo fulani ni sawia na zinahusiana kama ifuatavyo.
Ili kutumia fomula, unahitaji kuelewa kwamba:
- I - msukumo maalum katika sekunde.
- v - kusukuma, kupimwa kwa m/s. Ambayo ni sawa na kasi nzuri ya kutolea moshi iliyopimwa katika m/s (au ft/s, kutegemea thamani ya g).
- g ni kiwango cha mvuto, 9.80665 m/s 2. Katika vitengo vya Imperial 32.174 ft/s 2.
Mlinganyo huu pia hutumika kwa injini za ndege, lakini hutumika mara chache sana.
Kumbuka kwamba wakati mwingine vibambo tofauti hutumiwa. Kwa mfano, c pia inachukuliwa kwa kasi ya kutolea nje. Wakati isharasp inaweza kutumika kimantiki kwa UI katika vitengo vya N s/kg. Ili kuepuka kuchanganyikiwa, ni vyema kuihifadhi kwa thamani mahususi, inayopimwa kwa sekunde kabla ya kuanza kwa maelezo.
Hii inahusiana na msukumo au nguvu ya mwendo wa msukumo maalum wa injini ya roketi, fomula.
Hapa m ni matumizi makubwa ya mafuta, ambayo ni kasi ya kupungua kwa ukubwa wa gari.
Kupunguza
Roketi lazima ibebe sumaku zake zote. Kwa hiyo, wingi wa chakula kisichochomwa lazima uharakishwe pamoja na kifaa yenyewe. Kupunguza kiwango cha mafuta kinachohitajika ili kufikia msukumo fulani ni muhimu ili kuunda roketi bora.
Mwongozo mahususi wa msukumo wa Tsiolkovsky unaonyesha kwamba kwa roketi yenye uzito tupu na kiasi fulani cha mafuta, badiliko la jumla la kasi linaweza kufikiwa kulingana na kasi ya ufanisi ya moshi.
Chombo cha anga kisicho na propela husogea katika mzingo unaobainishwa na mapito yake na uga wowote wa mvuto. Mkengeuko kutoka kwa muundo wa kasi unaolingana (unaoitwa Δv) hupatikana kwa kusukuma molekuli ya gesi ya moshi kuelekea upande tofauti wa badiliko linalohitajika.
Kasi halisi dhidi ya kasi bora
Hapa inafaa kufahamu kuwa dhana hizi mbili zinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, wakati roketi inaporushwa angani, shinikizo la hewa nje ya injini husababishanguvu ya breki. Ambayo hupunguza msukumo maalum na kasi ya kutolea nje yenye ufanisi hupunguzwa, wakati wepesi halisi unabakia bila kubadilika. Kwa kuongezea, wakati mwingine injini za roketi zina pua tofauti kwa gesi ya turbine. Hesabu ya kasi ifaayo ya moshi basi inahitaji wastani wa mitiririko miwili ya wingi pamoja na kuzingatia shinikizo lolote la angahewa.
Ongeza ufanisi
Kwa injini za ndege zinazopumua hewani, hasa turbofans, kasi halisi ya kutoa moshi na kasi bora hutofautiana kwa oda kadhaa za ukubwa. Hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba wakati wa kutumia hewa kama misa ya majibu, kasi kubwa ya ziada hupatikana. Hii inaruhusu mechi bora kati ya kasi ya hewa na kasi ya kutolea nje, ambayo huokoa nishati na mafuta. Na huongeza kwa kiasi kikubwa kijenzi kinachofaa huku ikipunguza wepesi halisi.
Ufanisi wa Nishati
Kwa roketi na injini zinazofanana na roketi kama vile miundo ya ioni, sp inamaanisha ufanisi mdogo wa nishati.
Katika fomula hii, v e ndio kasi halisi ya ndege.
Kwa hivyo nguvu inayohitajika ni sawia na kila kasi ya moshi. Kwa kasi ya juu, nguvu nyingi zaidi zinahitajika kwa msukumo sawa, na kusababisha ufanisi mdogo wa nishati kwa uniti moja.
Hata hivyo, jumla ya nishati kwa misheni inategemea jumla ya matumizi ya mafuta na pia ni kiasi gani cha nishati kinachohitajika kwa kila uniti. Kwa kasi ya chini ya kutolea njekuhusu misheni ya delta-v, kiasi kikubwa cha majibu kinahitajika. Kwa kweli, kwa sababu hii, kasi ya chini sana ya kutolea nje sio ufanisi wa nishati. Lakini ikawa kwamba hakuna aina iliyo na alama za juu zaidi.
Inabadilika
Kinadharia, kwa delta-v fulani, katika nafasi, kati ya thamani zote zisizobadilika za kasi ya moshi, ve=0.6275 ndiyo njia bora zaidi ya kutumia nishati kwa wingi wa mwisho. Ili kupata maelezo zaidi, unaweza kuona nishati katika kifaa cha kusogeza chombo cha anga.
Hata hivyo, viwango tofauti vya kutolea moshi vinaweza kuwa na ufanisi zaidi wa nishati. Kwa mfano, ikiwa roketi itaongezwa kasi kwa kasi fulani chanya ya awali kwa kutumia kasi ya moshi ambayo ni sawa na kasi ya bidhaa, hakuna nishati inayopotea kama kijenzi cha kinetiki cha molekuli ya athari. Inapoendelea kusimama.
